Пенообразователь и пожарная пена — характеристики и свойства

Есть несколько способов потушить пожар. Но самыми действенными считаются пенные системы пожаротушения. Пена представляет собой очень эффективное средство, которым можно потушить очаг возгорания практически любой сложности. Пенный состав может разниться, но от этого его способность тушения пожаров только возрастает.

Пожарная пена

Как одно из наиболее эффективных огнетушащих веществ, пожарная пена известна уже больше ста лет. Изобретение оказалось столь эффективным, что до сих пор не нашлось пене достойной замены в пожарном деле.

Пена отлично противостоит горению моторного топлива, других нефтепродуктов и химических веществ, справляется с объемным тушением пожаров и с прочими сложными задачами. Пену применяют там, где использование воды неэффективно, нецелесообразно или даже опасно. Пенообразователь (средство, принимающее участие в создании пены) и профильное оборудование находится на вооружении пожарных, охраняющих не только предприятия химической и нефтехимической промышленности, но и аэродромы, крупные склады и другие ответственные объекты.

Что из себя представляет пена

Стоит отметить, что пена представляет собой совокупность воды и специального пенообразующего вещества, благодаря которому образовывается огромное количество пузырей. Принцип работы пены заключается в поверхностном пожаротушении. Она растекается по поверхности, перекрывая доступ кислорода к месту возгорания, тем самым не давая огню разгореться. При этом наличие в ее составе воды способствует уменьшению температуры в месте возгорания, что приводит сначала к затуханию, а впоследствии, к полному гашению очага возгорания.

История

Впервые метод тушения горючих жидкостей с помощью пены в 1902 году предложил русский инженер и химик Александр Лоран. Он изобрел огнетушащую пену, которая была успешно протестирована в нескольких экспериментах в 1902-1903 гг. Было проведено порядка 20 испытаний пены, в том числе и публичных, в ходе которых в пылающий резервуар с нефтью заливался состав Лорана. Пена представляла собой смесь двух порошков и воды, соединяемых в генераторе пены. Этими порошками были бикарбонат натрия и сульфат алюминия. Получаемая химическая пена представляла собой стабильный раствор их мелких пузырьков, содержащих диоксид углерода с меньшей плотностью, чем нефть или вода. Поскольку этот раствор был легче, чем горючие жидкости, она свободно текла по горящей поверхности жидкости и гасила огонь, перекрывая доступ кислорода.

В 1904 году Лоран запатентовал огнетушащую пену.

А. Г. Лоран разработал также пенный огнетушитель и стационарную установку пенного пожаротушения с подачей щелочного и кислотного растворов по трубам к месту пожара. Полную систему — огнетушитель с пеной Лоран позднее запатентовал не только в России, но и получил 25 июня 1907 года американский патент.

Какой запас пенообразователя должен быть в пожарной части

• В пожарной части необходимо иметь запас ПО в количестве не менее 10 м³. Расчет ведется исходя из фактически потраченного времени тушения на один пожар.
  
  
• Следует считать по наибольшим значениям. Наличие раствора в гарнизоне должно рассчитываться из трехкратного применения его на одно тушение возгорания.
  
  
• Для хранения пенообразователя в пожарной части должно быть два резервуара по 10 м³. Запас должен быть доступным для оперативной доставки к очагу возгорания.
  
  
• Если взять автоцистерну на базе ЗИЛ, объемом 150 л., то ее хватит лишь на семь минут, тогда как установленное время подачи – не менее 10 мин.
  
  

Следует учитывать и запас воды, так как ее расход зависит от интенсивности подачи раствора при свободном развитии пожара.

Пенообразователи

В зависимости от химического состава (поверхностно-активной основы) пенообразователи подразделяют на:

• синтетические углеводородные;
• синтетические фторсодержащие.

По виду воздействия на очаг пожара выделяют:

• поверхностные — дренчерные. Защита всей расчетной площади; установки для защиты резервуаров с горючими жидкостями;
• локально-поверхностные: спринклерные — для защиты отдельных аппаратов, отдельных участков помещений; дренчерные — для защиты отдельных объектов, аппаратов, трансформаторов и т. п.;
• общеобъёмные — предназначены для заполнения защищаемых объёмов;
• локально-объёмные — для заполнения отдельных объёмов технологических аппаратов, небольших встроенных складских помещений и других;
• комбинированные — соединены схемы установок локально-поверхностного и локально-объёмного тушения для одновременной подачи пены в объём или по поверхности технологических аппаратов и на поверхность вокруг них.

Порядок применения пенообразователей при тушении пожаров

Инструкция о порядке применения разработана ВНИИПО МЧС РФ. В ней представлены технические требования, классификация и назначение ПО:

1. Растворы готовятся заранее, либо получают их при помощи пеносмесителей.
   
   
2. Для получения низкократного пенного состава используют стволы или оросители.
   
   
3. Среднекратный пенный растворитель используют и при объемных пожарах.
   
   
4. Низкократный пенный состав используется при возгорании ГСМ и нефтепродуктов. Им же охлаждают оборудование.
   
   
5. Забракованные ПО и образователи пены общей направленности используются как смачиватели при борьбе с возгораниями горюче-смазочных продуктов.
   
   
6. Образователи пены целевого предназначения используются при возгораниях углеводородных жидких материалов.
   
   
7. Высокократный пенный состав подходит для тушения объемных площадей.
   
   
8. Норма положенности пенообразователя зависит от горючих веществ и вида пенного концентрата.
   
   
9. ПО с повышенной способностью огнетушения используют при возгорании легковоспламеняющихся и пожароопасных предметов и объектов.
   
   

Расчет расхода пенообразователя

Расход ПО зависит от интенсивности выдачи раствора на один м² площади возгорания и времени, затрачиваемого на тушение. Объем пенообразующего раствора – от объема воды и ПО в емкости.

Vр = Vв + Vп

• Vр – объем раствора;
  
  
• Vв – количество (объем) воды;
  
  
• Vп – объем ПО.
  
  

Чтобы рассчитать расход, учитывают процент концентрации образователя пены. Так на один литр пенообразователя воды потребуется:

1. При 4% – 24 литра;
   
   
2. При 6% – 15,7.
   
   

Данные значения будут представлять коэффициент соответствия норме (Кв(N)).

При расчетах необходимо знать, что при тушении пожара закончится в емкости первым: вода или пенообразователь. Для определения коэффициента (Кв) берется формула для расчета:

Кв = Vв / Vп

Если рассчитанная Кв будет больше Кв(N), то раньше закончится пена и расчет необходимо вести по ней. Если же Кв будет меньше Кв(N), то расчет ведется по воде, так как она первой закончится.

Vр = Vп * Кв + Vп (если Кв > Кв(N)) (I)

Vр = Vв / Кв + Vв (если Кв < Кв(N)) (II)

Когда коэффициенты равны Кв = Кв(N), расчет можно проводить по любой формуле.

Если используется пожарный гидрант при тушении пожара, то рассчитывать следует по формуле (I).

Пример 1:

• Концентрация ПО (%) – 6;
  
  
• Объем цистерны (л) для воды – 2000;
  
  
• Объем емкости для ПО (л) – 120.
  
  

Рассчитаем Кв = 2000 / 120 = 16,6. Данное значение больше Кв(N) / 16,6 >15,7, значит ПО при тушении закончится раньше. Следовательно, расчет ведется по формуле (I).

Vр = Vп * Кв + Vп = 120 * 15,7 + 120 = 2004 литра

Пример 2:

• Концентрация ПО (%) – 4;
  
  
• Объем цистерны (л) для воды – 7000;
  
  
• Объем емкости для ПО (л) – 500.
  
  

Рассчитываем Кв = 7000 / 500 = 14. Так как 14 <24, то расчет ведем по формуле (II):

Vр = Vв / Кв + Vв = 7000 / 24 + 7000 = 7292 литра

Дозаторы для пенообразователя

Для подмешивания пенообразователя в воду применяются различные устройства:

• Устройства на принципе трубки Вентури. Это самые простые дозаторы. Их достоинство заключается в простоте устройства, дешевизне. Основные недостатки такой системы — большие потери в напорном трубопроводе, невозможность получения концентраций ниже 3 %, невозможность получения точной концентрации раствора.
• Баки-дозаторы — устройства совмещающие в себе ёмкость для хранения пенообразователя и дозирующее устройство, работают независимо от давления в системе. Недостатки — невозможно проконтролировать визуально или с помощью датчиков остаток пенообразователя, громоздкость, большие затраты на эксплуатацию.

Переносной дозатор с приводом от гидромотора

• Дозирующие насосы с приводом от гидромотора — наиболее современная система и простая в эксплуатации система, не требует внешнего источника энергии работает в широком диапазоне расходов и давления. Проста и надежна в эксплуатации. Недостатки — дозирующий насос находится в непосредственной близости от питающего трубопровода — наличие всасывающего трубопровода подачи пенообразователя.

Классификация пенных растворов

Пенные растворы бывают нескольких типов, таких как:

1. Химические. Они образовываются посредством смешивания карбоната натрия (щелочи) с сульфатом алюминия (кислота) в водном растворе. Такая пена храниться в герметично закрытом контейнере. Чтобы пена долгое время не теряла своих качеств и была более прочной, в состав добавляются стабилизирующие средства. Такой состав имеет вид пузырьков, наполненных углекислым газом.
2. Воздушно-механические. Этот состав представляет собой смесь пенообразователя и воды. Пузырьки образовываются при смешивании пенного раствора с воздухом. Такое название пены говорит само за себя. Качественность пены напрямую зависит от степени ее перемешивания, а также от конструктивных особенностей самого оборудования. Воздушно-механические пены, в свою очередь, подразделяются на типы, которые имеют одинаковую природу, но разнятся эффективностью при тушении пожаров. Пенообразователи, которые являются основным компонентом такой пены,  могут иметь протеиновую основу либо поверхностно-активные вещества, к которым относятся мыло жидкое, различные смачиватели и моющие средства.

Виды пен

Основной характеристикой пенного средства пожаротушения является ее кратность. В связи  с этими показателями пенные растворы бывают таких видов:

1. низкократная пена (ее показатели от 4 до 20 единиц). Образовывается при помощи стволов СВП, пеносливных устройств;
2. среднекратная пена (показатель  кратности от 21 до 200). Получается при помощи генераторов ГПС;
3. высокократная пена (более 200 единиц). Образовывается посредством принудительного воздушного нагнетания.

Пеной отменно тушатся возгорания твердых веществ (пожары класса А), и жидких веществ (пожары класса В), которые не взаимодействуют с водой. Главное ее достоинство – оперативное тушение нефтепродуктов.

Срок годности пенообразователя

Сроки хранения ПО – десять лет и более при условии соблюдения температурного режима и правильно выбранной емкости. Оптимальные условия +20°С. При поднятии температуры сроки хранения сократятся.

Нормы хранения пенообразователя

Сроки годности и качество образователя пены зависят от производства ПО.

1. Хранят пенообразующее вещество в закрытых тарных емкостях из полимера или нержавейки. Подойдет и стальная тара (углеродистая сталь).
   
   
2. Фторированные пенные составы хранят исключительно в закрытой полимерной емкости или в таре из нержавейки. При отсутствии таковой, проводят стабилизацию раствора и раз в год проверяют качество.
   
   
   • Сохранить эксплуатационные свойства можно путем добавления в пенный раствор специальных химкомпонентов.
     
     

   
   

3. Запрещено использовать железобетонные емкости, если они без полимерного покрытия. Не допускается хранение растворов больше месяца в стальной таре, если в составе ПО нет стабилизатора.
   
   
4. Водные растворы в стеклянной или пластмассовой емкости хранятся не более трех лет.
   
   

Пена компрессионного типа

Это один из видов пенного раствора, самый эффективный при тушении очага возгорания. Эта технология была придумана для того, чтобы обезопасить соседние помещения от возгорания, если огонь туда еще не добрался. Пена компрессионного типа образовывается при помощи насосной установки стандартного плана, которая обладает соответствующей точкой ввода сжатого воздуха непосредственно в пенообразователь, чтобы впоследствии сформировать пену. Более того, сжатый воздух способствует увеличению скорости и дальности «полета» пенного раствора, что несравнимо с работой стволов или пеногенераторов.

Если использовать компрессионную пену, то эффективность тушения пожаров увеличивается до 80 процентов. На этот показатель влияют уникальные физические свойства состава, такие как адгезивность. Такая пена наносится на потолки и стены, тем самым изолирую помещения от источника возгорания и негативного воздействия значительных температур. Стоит отметить, что такая пена достаточно долго не стекает с поверхностей и может служить им защитой в течение длительного времени (до трех часов). Компрессионная пена обладает отменной стойкостью благодаря стойкой связи отдельных ее пузырьков. Таким образом, компрессионная пена покрывает собой воспламененную поверхность тонким слоем (не более 2-3 сантиметров), предотвращая дальнейшее распространение огня путем преграждения пути кислороду к месту возгорания.

Такая пена поступает на место при помощи напорных рукавов с диаметром от 38 до 51см и под давлением в 10 кгс/см.кв. На физические качества пены оказывают влияние применяемые ингредиенты. Основное преимущество такого типа пены – она быстро сбивает пламя и охлаждает поверхность. При этом скорость тушения уменьшается в 7 раз, а расход воды – в 15 раз.

Устойчивость пены

Этот показатель характеризует возможность  пенного раствора не терять определенное время свои первоначальные показатели. По этому признаку различают такие показатели:

1. устойчивость пенного объема;
2. устойчивость к синерезису (обезвоживанию);
3. структурная устойчивость;
4. устойчивость контактного плана;
5. устойчивость термическая;
6. изолирующая устойчивость.

Причиной разрушения пены является молекулярная десорбция ПАВ, то есть  молекулы теряют свою поверхностную активность под воздействием высоких температур.

Ограничения в применении пенных растворов

Если пену использовать правильно, то пожар можно потушить за короткий промежуток времени. Но есть ситуации, когда использование пены становится неэффективным. К ним необходимо отнести:

1. тушение устройств и оборудования, которые работают от электросети и в момент возгорания не обесточены. Это связано с тем, что в состав пены входит вода, которая является отличным проводником электричества;
2. некоторые типы пен не стоит использовать вместе с порошками для огнетушения. К исключениям относится только «легкая вода»;
3. при помощи пены не стоит тушить газы и криогенные жидкости. Но можно использовать пену высокой кратности для тушения растекшихся криогенных жидкостей. При этом такая пена быстро прогревает пары и уменьшает опасность, которая может возникнуть в процессе растекания такого состава.

Заключение

Средств для тушения пожаров несколько, но все они будут действенными только при определенных условиях, и это необходимо помнить. Выбор правильных средств огнетушения – залог быстрой и качественной локализации очага возгорания и предотвращения негативных последствий.

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (1 оценок, среднее: 5,00 из 5) Загрузка...

Читайте также:

Антипирены для древесины — виды, характе... Из истории московского водопровода: изуч... Как отключить пожарную сигнализацию в кв... Противопожарная фурнитура — описание и т...